偏置滑块机构的设计
滑块行程计算
3.6.1 按给定滑块行程的曲柄滑块机构设计解析法设计平面连杆机构的首要任务是：建立机构尺寸参数与给定运动参数的方程式。
不同的运动要求，所建立的方程式也就不同。
然后应用不同的数学方法和解算工具去求解方程式中的尺寸参数。
由上看出，同图解法设计一样，解析法设计随着机构类型不同和运动要求不同，也没有统一的方法可以套用。
求解尺寸参数时，同样也会出现有唯一解或无穷多解或无解的情况。
现给定滑块行程h，导路偏距e，附加要求为机构的最大压力角αmax=[α]，试用解析法设计一偏置曲柄滑块机构，确定曲柄长a和连杆长b。
在图3.6.1-1中作出机构两极限位置及机构具有最大压力角位置。
选取参考坐标系oxy，并设滑块在两极限位置的坐标为x1和x2。
即可得到以下三个方程图3.6.1-1(3.6.1-1)再根据机构具有最大压力角的位置，还可得到以下关系式：为计算方便，设，则上式变为(3.6.1-2) 在式(3.6.1-1)和(3.6.1-2)中共有四个方程，恰好能解四个待求的尺寸参数a、b、x1和x2。
为解方程可先作消元处理，将式(3.6.1-2)代入式(3.6.1-1)消去b，在式(3.6.1-1)中消去x2，得(3.6.1-3)(3.6.1-4)的二次方程组，但要解这个方程组就会导出一个四次方程，而解由此得到含有两个待求参数a和x1足够精确的近似解。
具体步骤如这个四次方程是较困难的。
为此可采用近似计算方法中迭代法来解出a和x1下：第一次迭代，先选择一个a的初始值，代入式(3.6.1-4)中求得第一次近似值。
然后将和代入式(3.6.1-3)中，一般不能满足此式，会出现误差，即第二次迭代，先确定a的变化步长，从而获得第二次迭代的a值为，将代入式(3.6.1-4)中求得。
然后将和代入式(3.6.1-3)中得第二次迭代的误差。
依次类推，第三次迭代直至第n次迭代。
若给定一个足够小的允许的误差值 ，经过n次迭代后，所得误差时，迭代计算就可以结束，对应的和值即为可取的近似值，然后由式(3.6.1-2)求得连杆长b。
(完整版)机械设计课后习题答案
第一章绪论（1）1-2 现代机械系统由哪些子系统组成, 各子系统具有什么功能？（2）答: 组成子系统及其功能如下:（3）驱动系统其功能是向机械提供运动和动力。
（4）传动系统其功能是将驱动系统的动力变换并传递给执行机构系统。
第二章执行系统其功能是利用机械能来改变左右对象的性质、状态、形状或位置, 或对作业对象进行检测、度量等, 按预定规律运动, 进行生产或达到其他预定要求。
第三章控制和信息处理系统其功能是控制驱动系统、传动系统、执行系统各部分协调有序地工作, 并准确可靠地完成整个机械系统功能。
第四章机械设计基础知识2-2 什么是机械零件的失效？它主要表现在哪些方面？答：（1）断裂失效主要表现在零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时, 由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限发生的断裂, 如螺栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断等。
（2）变形失效主要表现在作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限, 零件产生塑性变形。
（3）表面损伤失效主要表现在零件表面的腐蚀、磨损和接触疲劳。
2-4 解释名词: 静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷、静应力、变应力、接触应力。
答: 静载荷大小、位置、方向都不变或变化缓慢的载荷。
变载荷大小、位置、方向随时间变化的载荷。
名义载荷在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。
计算载荷计算载荷就是载荷系数K和名义载荷的乘积。
静应力不随时间变化或随时间变化很小的应力。
变应力随时间变化的应力, 可以由变载荷产生, 也可由静载荷产生。
（1）2-6 机械设计中常用材料选择的基本原则是什么？（2）答：机械中材料的选择是一个比较复杂的决策问题, 其基本原则如下：①材料的使用性能应满足工作要求。
使用性能包含以下几个方面:②力学性能③物理性能④化学性能①材料的工艺性能应满足加工要求。
具体考虑以下几点:②铸造性③可锻性④焊接性⑤热处理性⑥切削加工性①力求零件生产的总成本最低。
主要考虑以下因素:②材料的相对价格③国家的资源状况④零件的总成本2-8 润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项？答: 衡量润滑油的主要指标有: 粘度（动力粘度和运动粘度）、粘度指数、闪点和倾点等。
机械原理习题(参考)(1)
机械原理复习题绪论复习思考题1、试述构件和零件的区别与联系？2、何谓机架、原动件和从动件？第一章机械的结构分析复习思考题1、两构件构成运动副的特征是什么？2、如何区别平面及空间运动副？3、何谓自由度和约束？4、转动副与移动副的运动特点有何区别与联系？5、何谓复合铰链？计算机构自由度时应如何处理？6、机构具有确定运动的条件是什么？7、什么是虚约束？习题1、画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。
（a）(b) (c)2、一简易冲床的初拟设计方案如图。
设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。
3、计算图示平面机构的自由度；机构中的原动件用圆弧箭头表示。
(a) (b) (c)(d) (e) (f)第二章 平面机构的运动分析复习思考题1、已知作平面相对运动两构件上两个重合点的相对速度12A A V 及12B B V 的方向，它们的相对瞬心P 12在何处？2、当两构件组成滑动兼滚动的高副时，其速度瞬心在何处？3、如何考虑机构中不组成运动副的两构件的速度瞬心？4、利用速度瞬心，在机构运动分析中可以求哪些运动参数？5、在平面机构运动分析中，哥氏加速度大小及方向如何确定？习题1、试求出下列机构中的所有速度瞬心。
(a) (b)(c) (d)2、图示的凸轮机构中，凸轮的角速度ω1=10s-1，R=50mm，l A0=20mm，试求当φ=0°、45°及90°时，构件2的速度v。
题2图凸轮机构题3图组合机构3、图示机构，由曲柄1、连杆2、摇杆3及机架6组成铰链四杆机构，轮1′与曲柄1固接，其轴心为B，轮4分别与轮1′和轮5相切，轮5活套于轴D上。
各相切轮之间作纯滚动。
试用速度瞬心法确定曲柄1与轮5的角速比ω1/ω5。
4、在图示的颚式破碎机中，已知：x D=260mm，y D=480mm，x G=400mm，y G=200mm，l AB=l CE=100mm，l BC=l BE=500mm，l CD=300mm，l EF=400mm，l GF=685mm，ϕ1=45°,ω1=30rad/s 逆时针。
曲柄滑块机构最佳传动角的设计
文章编号:1001-3997(2000)05-0031-03曲柄滑块机构最佳传动角的设计韦 杰 (本溪冶专、高职专机械系,本溪 117022) 【摘要】探讨了具有最佳传动角的曲柄滑块机构的设计;同时用解析法演算推导出设计计算公式,给出机构的最合理解,在实际设计中可使用。
关键词:曲板滑块;传动角;设计 中图分类号:TH12 文献标识码:A 曲柄滑块机构最佳传动角的设计,在许多文献中都有介绍,但大多介绍查表法或图解法。
这里采用解析法推导出计算公式,比前二者更方便、更准确。
1 曲柄滑块机构若给定滑块行程S,由于一定设有极回特性所以θ=0,这种情况设计较简单。
在行程的延长线上任取一点O,以O为圆心以r=S/2(曲柄长)为半径作圆,当曲柄与行程S垂直(上、下均有)位置时,机构之传动角γk最小(此时的压力角αk最大),由图1中几何关系可知:曲柄长r=s2(1)连杆长L=x+s2(2)＊来稿日期:2000-03-02而cosγk=rL=s2x+5(3)图1 曲柄滑块机构 从(3)式可知欲使在k点获得最大传动角γk max则x越大越好;但同时也会使机构的总体尺寸增大。
若预先给定最小的许用传动角[γ]则由(3)式得:表1 λ＊值的影响因素、因素等级及隶属度影响因素等 级12345隶 属 度设计水平u1高较高一般较低低1.00.80.40.00.0制造水平u2高较高一般较低低0.81.00.80.20.0材质好坏u3好较好一般较差差1.00.80.40.20.0使用条件u4好较好一般较差差0.00.40.81.00.4重要程度u5不重要不太重要稍重要较重要重要0.00.41.00.40.0表2 两种设计结果比较钢丝直径(mm)弹簧中径(mm)工作圈数重量(kg/mm3)可靠度原设计结果43670.0775———模糊优化结果4.53550.06810.898793 结论(1)这里所进行的圆柱螺旋弹簧的模糊优化设计,由于既能考虑各设计参数的随机性和模糊性,又能发挥优化设计的优点,因而设计出的方案更符合客观实际、更合理、更科学。
曲柄滑块机构的优化设计及运动仿真学位论文
曲柄滑块机构的优化设计及运动仿真学位论文曲柄滑块机构的优化设计及运动仿真目录目录...............................................................1 摘要............................................................... 第1章绪论........................................................ 选题的目的及意义............................................. 优化设计方法的概述........................................... 国内外的研究现状............................................ 主要研究内容............................................ 第2章曲柄滑块机构的受力分析......................................曲柄滑块机构的分类...........................................曲柄滑块机构的动力学特性.....................................曲柄滑块机构中运动学特性..................................... 第3章偏置式曲柄滑块机构的优化设计................................ 优化软件的介绍.............................................. MATLAB的发展历程和影响...................................MATLAB 在机构设计中的应用................................. 机构优化设计实例分析........................................ 设计目标的建立...........................................根据设计要求，确定约束条件................................利用MATLAB进行优化设计.................................... 编制优化程序.............................................. 程序运行结果及处理........................................ 对优化结果进行验证和分析................................. 第4章偏置曲柄滑块机构的运动学建模与仿真.......................... 偏置曲柄滑块机构运动特性建模................................ 仿真环境简介............................................. 机构的运动学建模........................................ 运动学仿真的实现.......................................... 函数的编制及初始参数的设定............................... 构建Simulink仿真框图.................................... 对仿真结果进行分析...................................... 总结...............................................................〔Toolboxs〕组成虽然该软件的初衷并不是为控制系统设计的，但它提供了强大的矩阵处理和绘图功能，可靠灵活且方便，非常适合现代控制理论的计算机辅助设计。
按最佳传动角设计偏置曲柄滑块机构
。 由于曲柄固定
铰链点位置不同 , 机构最小传动角大小也不同 , 这种设计很难 使得最小传动角取得最大值 。 文中通过引进辅助角 β , 建立传动 角γ 与极位夹角θ 和辅助角β 之间的数学关系 , 利用 M atlab编程 求出当最小传动角取得最大值时对应的辅助角 β值 , 再根据辅 助角 β确定曲柄转动中心的位置 , 从而使设计的曲柄滑块机构 具有最佳传动性能 [ 2 ] 。
基于竹子微观结构的柱状结构仿生设计
马建峰 ,陈五一 ,赵岭 ,赵大海
1 1 1 2
3
( 1. 北京航空航天大学 机械工程及自动化学院 ,北京 100083; 2. 沈阳飞机设计研究所 ,辽宁 沈阳 110035)
49
3 最小传动角 γ m in 与极位夹角 θ
之间的数学关系
K
3 β ( ) / °
如图 3所示 , 在圆的左边弧 C1 E取 A 点 , 设该机构曲柄的长 度为 a, 连杆的长度为 b, 偏心距为 e。 AC1 是曲柄和连杆处于重 叠共线时的位置 , 所以 AC1 = b - a; AC2 是曲柄和连杆处于拉直 共线时的位置 , 所以 AC2 = a + b。 C1 C2 是导路的方向线 , AD 就 是偏心距 e。 设 ∠AC2 C1 =β(由β 可确定 A点的位置 ) , 由曲柄滑 块机构固定铰链点 A 位置选择在弧 C1 E或 C2 F上可知 ,β > 0 ° , θ +β < 90 ° , 辅助角 β 的取值范围为 0 °< β < 90 °- θ 。
46. 27 45. 44. 43. 42. 42. 41. 40. 39. 39. 36 48 63 81 00 22 46 73 00
13. 24 13. 13. 13. 13. 13. 13. 13. 13. 13. 35 41 46 52 57 58 64 64 64
曲柄滑块机构的运动分析及应用解读
机械原理课程机构设计实验报告题目：曲柄滑块机构的运动分析及应用小组成员与学号：刘泽陆(********)陈柯宇(11071177)熊宇飞(11071174)张保开(11071183)班级：1107172013年6月10日摘要 (3)曲柄滑块机构简介 (4)曲柄滑块机构定义 (4)曲柄滑块机构的特性及应用 (4)曲柄滑块机构的分类 (8)偏心轮机构简介 (9)曲柄滑块的动力学特性 (10)曲柄滑块的运动学特性 (11)曲柄滑块机构运行中的振动与平衡 (14)参考文献 (15)组员分工 (15)摘要本文着重介绍了曲柄滑块机构的结构，分类，用途，并进行了曲柄滑块机构的动力学和运动学分析，曲柄滑块机构的运动学特性分析，得出了机构压力表达式，曲柄滑块机构的运动特性分析，得出了滑块的位移、速度和加速度的运动表达式。
最后，对曲柄滑块机构运动中振动、平衡稳定性等进行了总结。
关键字：曲柄滑块动力与运动分析振动与平稳性ABSTRACTThe paper describes the composition of planar linkage, focusing on the structure, classification, use of a slider-crank mechanism and making the dynamic and kinematic analysis, kinematics characteristics of the crank slider mechanism analysis for a slider-crank mechanism, on one hand , we obtain the drive pressure of the slider-crank mechanism ,on the other hand,we obtain the expression of displacement, velocity and acceleration of movement. Finally, the movement of the vibration and balance stability of the crank slider mechanism are summarized.曲柄滑块机构简介曲柄滑块机构定义曲柄滑块机构是铰链四杆机构的演化形式,由若干刚性构件用低副(回转副、移动副)联接而成的一种机构。
偏置曲柄滑块机构计算
具有最优传力性能的曲柄滑块机构的设计宁海霞1董萍摘要：在曲柄滑块机构的设计中，将x作为设计变量，求出已知滑块行程H，行程速比系数K 时机构传力性能最优的x 值，使得最小传动角γmin为最大，从而设计出此机构。
关键词：最优传力性能；曲柄滑块机构；行程速比系数；最小传动角机器种类很多，但它们都是由各种机构组成的，曲柄滑块机构就是常用机构之一。
它有一个重要特点是具有急回特性。
故按行程速比系数 K 设计具有最优传力性能的曲柄滑块机构是设计中常遇到的问题。
本文将 x 作为设计变量，给出了解决问题的方法。
一、x 和最小传动角γmin 的关系1．最小传动角γmin的计算曲柄滑块机构如图 1 所示，图中 AB 为曲柄，长度为 a，BC 为连杆，长度为 b，偏心距为 e。
γ愈大，对机构传动愈有利，它是机构传动性能的重要指标之一，工程上常以γ值来衡量机构的传力性能。
1作者简介：宁海霞（1设计、复合材料图 1当主动件为曲柄时，随着其位置不同，γ值亦不同，最小传动角γmin 出现在曲柄与滑块导路垂直的位置，其值为：min= cos-1(a +e) (1)b2．X 和最小传动角γmin 的关系设计一曲柄滑块机构，已知：滑块行程H，行程速比系数 K，待定设计参数为 a 、 b 和 e 。
K - 1计算极位夹角： = 180K -1K + 1根据已知条件，作出图2，曲柄支点在圆周上，它的位置决定传力性能，现设 AC1=x，x 作为设计变量，一旦确定了 A 点的位置，a、b 和 e 也就确定。
下面找出 a、b和 e与设计变量 x之间的关系。
图2 在△AC1C2中(2)H 2 = (b -a )2 +(b +a )2 -2(b -a )(b +a )cosb -a =xH 2 = x 2 + (x + 2a )2 - 2x (x + 2a ) cosx (cos-1) + H 2 - x 2 sin 2a = 2a +b x + 2 asin(AC C ) e / x 所以 e = sin（x 2 +2a 2）/ H（3）将 b = x +a 代入 （1）-1 e + a min = cos -1 （ e + a）（4） x +a将式（2）、（ 3）代入式（4），γmin 仅为 x 的函数，则可求得γmin 的值。
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偏置滑块机构的设计
由题目给定的数据L=100mm
行程速比系数K在1.2-1.5范围内选取
可由曲柄滑块机构的极位夹角公式二“180
k+1
/ k=1.2-1.5 .其极位夹角的取值范围为16.36：〜36
在这范围内取极位夹角为 25 。
滑块的行程题目给出S=100mm
偏置距离e选取40mm
用图解法求出各杆的长度如下：
由已知滑块的工作行程为100mm，作BB '为100mm,过点B作BB '所在水平面的垂线BP,过点B'作直线作直线B'P交于点P,并使N BPB' = 25。
然后过
B、B'、P三点作圆。
因为已知偏距e=40mm所以作直线平行于直线BB向下平移40mm,与圆0'交于一点O,则O点为曲柄的支点，连接OB、OB', 则
OB-OB '2a
OB+OB '2b
从图中量取得：AB=151.32mm AB '61.86mm
则可知曲柄滑块机构的：曲柄a=44.73mm 连杆b=106.59mm
由已知滑块的工作行程为100mm,作BB '为100mm,过点B作BB '所在水平面的垂线BP,过点B'作直线作直线B'交于点P,并使N BPB' = 25。
然后过
B、B'、P三点作圆。
因为已知偏距e=40mm所以作直线平行于直线BB向下平移40mm,与圆O'交于一点O,则O点为曲柄的支点，连接OB、OB', 则
OB-OB '2a
OB+OB '2b
从图中量取得：AB=151.32mm AB '61.86mm
则可知曲柄滑块机构的：曲柄a=44.73mm连杆b=106.59mm因为题目要求推头
回程向下的距离为30mm，因此从动件的行程h=30mm。
127H7H19TT
由选定条件近休止角为s' 推程角为o 回程角s 远休止角
90 18 90
o' ，h=30mm ,基圆半径r0 = 50 mm,从动杆长度为40mm，滚子半径r r = 5mm。
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电动机的选定及传动系统方案的设计
1、电动机转速、功率的确定
题目要求5-6s包装一个件，即要求曲柄和凸轮的转速为12r/min考虑到转速比较低，因此可选用低转速的电动机，查常用电动机规格，选用丫160L-8型电动机，其转速为720r/min,功率为7.5kW。
2、传动系统的设计
720
系统的输入输出传动比i=h i2 =5 12=60i 60，即要求设计出一
12
个传动比i =60的减速器，使输出能达到要求的转速。
其传动系统设计如下图：电动机连接一个直径为10的皮带轮2,经过皮带的传动传到安装在二级减速器的输入段，这段皮带传动的传动比为h 二50=5，此时转速为-144r / min 。
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从皮带轮1输入到一个二级减速器，为了带到要求的传动比，设计齿轮齿数
为，乙=15,Z2 =60,Z3=15,Z4 =45。
验算二级减速器其传动比i2二互厶二■6^岀=12
ZMZ3 1515
整个传动系统的传动比i* i^5 12=60
则电动机转速经过此传动系统减速后能满足题目要求推包机构主动件的转速。